聚合物基导电复合材料的电性能不仅与材料的化学组成和结构相关,在很大程度上还取决于材料加工制备以及应用过程中外场刺激对其聚集态结构的影响。本论文选择多壁碳纳米管(MWNTs)填充高密度聚乙烯(HDPE)为主要研究对象,以微机控制的阻温测试仪器和先进流变扩展系统(ARES)为主要研究手段,通过对其导电行为和动态粘弹行为的系统研究,探索材料性能与结构特征间的关联,以及在温度、时间等外场作用下复合体系聚集态结构形成与演化的微观机制。对MWNTs/HDPE复合材料的导电行为,特别是其阻温特性,进行了深入的研究。结果表明,MWNTS填充含量 为3-5 wt%时,复合体系呈现渗流行为,与传统的导电填料填充体系相比具有相对较低的渗流阈值。同时发现体系存在特殊的V形温度系数特性(V-PTC特性),即当 超过渗流阈值后,体系的电阻率ρ随温度的升高先下降,出现负温度系数特性,然后才出现通常的正温度系数特性。我们认为,这种V-PTC特性源于基体体积膨胀和大长径比MWNTS缠结链松弛的协同作用。马来酸酐接枝苯乙烯-(乙烯-丁烯)-苯乙烯共聚物(MA-g-SEBS)的加入,可改善MWNTS和HDPE之间的相互作用,并基本上消除V-PTC特性。MWNTs/HDPE复合体系的阻温特性具有时间依赖性。填料含量、环境温度、升温速率均对其时间依赖性有影响。通过调节合适的填料含量、环境温度以及升温速率,可以得到阻温特性较稳定的PTC材料。采用动态流变学方法研究了复合体系的动念粘弹行为。结果表明,复合体系各动念粘弹函数具有强烈的填料含量依赖性,复合材料的复数粘度η*随 的增大而增大。当 >3wt%时,η*发生突变,在低ω区域表现为非牛顿流体行为,出现强烈的剪切变稀现象。我们将其称为流变渗流现象,对应的填料含量即渗流阈值 c。在动态储能模量(G’)、损耗模量(G″)与频率(ω)关系曲线上,随增加出现“第二平台”现象,第二平台的出现表明MWNTS与MWNTS之间、MWNTS与聚合物之间相互缠结形成三维网络结构。同时发现,在tanδ-ω曲线上的末端区出现凹谷。这是由于MWNTS柔性长链结构在低ω时伸长/收缩,MWNTs与MWNTs相互接触形成了次级网络造成的。经过不同时间热处理后的ω扫描以及动念间扫描的结果证实了这种结构的存在。 对MWNTs舰DPE复合材料的凝胶流变行为进行了研究,并且采用winte卜Chambon方法确定凝胶点,计算得到了临界凝胶指数。和凝胶强度凡。对于粒子填充体系,凝胶流变行为的出现是由于粒子与粒子,粒子与聚合物基体间的相互作用引起的。粒子在聚合物中的聚集、凝聚,形成一定的填料网络,致使体系力学行为的改变。同时,粒子的形态(形状、长径比等)对凝胶行为的出现也起关键性作用。研究发现,MWNTs/H DPE复合材料的凝胶流变行为具有温度依赖性,温度升高,凝胶网络提前出现,临界凝胶点沪g逐渐减小,但是温度的升高对n影响不大。 临界凝胶点与流变渗流阂值和电渗流闭值具有一定相关性。凝胶流变行为的研究,为导电复合材料导电机理的研究提供了新的途径。关健词:导电复合材料动态流变行为渗流结构与性能凝胶流变行为 /口